JP2011011661A - Shock absorbing member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の衝突時の衝突エネルギーを吸収する衝撃吸収部材に関する。 The present invention relates to an impact absorbing member that absorbs collision energy at the time of automobile collision.
従来、自動車の衝突時に作用する荷重によって軸方向に圧潰変形することにより、衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材を車体フレームに設けたものが知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle body frame is known in which a cylindrical shock absorbing member that absorbs collision energy by being crushed and deformed in the axial direction by a load acting during a car collision (for example,
特許文献1に記載の衝撃吸収部材(衝突エネルギー吸収構造体)は、小さな外径で一定に形成されたストレートの円筒状の第1筒状部材と、大きな外径で一定に形成されたストレートの円筒状の第2筒状部材と、第2筒状部材の端部を軸心側にリング状に折曲し、第1筒状部材及び第2筒状部材の端部をアーク溶接で接合して同軸的に一体化した段差部と、から構成された段付きの円筒体からなる。
この衝突エネルギー吸収構造体は、衝突時に、段差部の小径の部分が衝突荷重によって外側にカールし、大径の部分が内側にカールすることにより、連続的な塑性変形をすることで衝突エネルギーを吸収している。
The impact absorbing member (collision energy absorbing structure) described in
In the collision energy absorbing structure, at the time of collision, the small diameter portion of the stepped portion is curled outward by the collision load, and the large diameter portion is curled inward, so that the collision energy is reduced by continuous plastic deformation. Absorbs.
特許文献2に記載の筒状エネルギー管理システムは、大径の第1筒部と、この第1筒部より小径の第2筒部と、第1筒部と第2筒部とを一体に接続する中間筒部と、を熱処理可能な鋼等で連続形成された衝撃吸収部材(エネルギー管理筒)からなる。
その衝撃吸収部材は、バンパシステムが長手方向に衝撃を受けたときに、第1円筒部及び第2筒部が予測可能な一定のロール潰れにより入れ子式に圧壊するようになっている。
The cylindrical energy management system described in
When the bumper system receives an impact in the longitudinal direction, the impact absorbing member is crushed in a nested manner by a certain roll crush that can be predicted by the first cylindrical portion and the second cylindrical portion.
特許文献1,2に記載の衝撃吸収部材は、いずれも、外径が異なるストレートの筒状部材の2つの端部を段差状に繋いだ形状に形成されている。このため、それらの衝撃吸収部材は、軸方向に圧潰させる軸圧潰荷重を安定させることができるという効果がある。
しかしながら、それらの衝撃吸収部材は、1つのストレートの筒部からなる単なる筒体を圧潰したときよりも、小さい荷重で圧潰されるようになる。
そのため、衝突の際に、安定した状態に座屈変形させることと、衝突の際の圧潰荷重を上昇させて、エネルギー吸収量を増加させることを両立させることが望まれていた。
Each of the impact absorbing members described in
However, these shock absorbing members are crushed with a smaller load than when a simple cylinder consisting of one straight cylinder is crushed.
For this reason, it has been desired that both the buckling deformation in a stable state at the time of the collision and the increase in the energy absorption amount by increasing the crushing load at the time of the collision are desired.
そこで、本発明は、前記問題点を解決するために創案されたものであり、衝突の際に、安定した状態に座屈変形すると共に、衝突の際のエネルギー吸収量が大きい衝撃吸収部材を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been developed to solve the above-described problems, and provides an impact absorbing member that buckles and deforms in a stable state in the event of a collision and that has a large amount of energy absorption in the event of a collision. The task is to do.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の衝撃吸収部材の発明は、自動車の衝突時に作用する荷重によって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材であって、内径D1が略一定に形成されたストレート筒部と、一端部の外径D2と他端部の外径D3とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部とを同軸上に連結する中間筒部と、を有し、前記内径D1、前記外径D2、前記外径D3は、D3<D1<D2の長さに形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of the impact absorbing member according to
かかる構成によれば、衝撃吸収部材は、内径D1のストレート筒部と、一端部が内径D1より大きい外径D2、他端部が内径D1より小さい外径D3のテーパ状筒部と、中間筒部とを有することにより、圧潰変形時にストレート筒部の内側にテーパ状筒部が入り込むように変形する。テーパ状筒部がストレート筒部の内面に入り込んだ際には、中間筒部が折り返すように変形すると共に、テーパ状筒部の小径側の部分がストレート筒部の端部内面に当接しながら圧潰変形することにより、圧潰荷重が上昇するため、エネルギー吸収量を増加させることができる。また、衝撃吸収部材は、中間筒部に変形を集中させ、大きな歪みを発生させることによって、前述した特許文献1,2に記載の従来の構造よりも、材料の持つ延性をより効果的に活用することができる。さらに、衝撃吸収部材は、エネルギー吸収能を向上させて、衝突の際に座屈変形する部分のクラッシュストロークをショートストローク化することができると共に、衝突の際に、安定した状態に座屈変形するようにさせることができる。
According to such a configuration, the impact absorbing member includes a straight tubular portion of the inner diameter D 1, one end inner diameter D 1 greater than the outside diameter D 2, the tapered tube of the other end inner diameter D 1 smaller outer diameter D 3 By having the portion and the intermediate tube portion, the taper-shaped tube portion is deformed so as to enter inside the straight tube portion during crushing deformation. When the tapered cylindrical portion enters the inner surface of the straight cylindrical portion, the intermediate cylindrical portion is deformed so as to be folded back, and the portion on the small diameter side of the tapered cylindrical portion is crushed while being in contact with the inner surface of the end portion of the straight cylindrical portion. By deforming, the crushing load increases, so that the amount of energy absorption can be increased. In addition, the shock absorbing member concentrates the deformation on the intermediate cylinder portion and generates a large strain, thereby more effectively utilizing the ductility of the material than the conventional structures described in
請求項2に記載の衝撃吸収部材の発明は、自動車の衝突時に作用する荷重によって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の衝撃吸収部材であって、外径D10が略一定に形成されたストレート筒部と、一端部の内径D20と他端部の外径D30とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて両者が同軸上に連結された中間筒部と、を有し、前記外径D10、前記内径D20、前記外径D30は、D20<D10<D30の長さに形成されていることを特徴とする。
Invention of the shock-absorbing member according to
かかる構成によれば、衝撃吸収部材は、内径D10のストレート筒部と、一端部が内径D10より小さい外径D20、他端部が内径D10より大きい外径D30のテーパ状筒部と、中間筒部とを有することにより、圧潰変形時にストレート筒部の外側にテーパ状筒部が押し出されるように変形する。テーパ状筒部がストレート筒部の外面に押し出される際には、括れ状の中間筒部が折り返すように変形すると共に、テーパ状筒部の大径側の部分がストレート筒部の端部外面に当接しながら圧潰変形することにより、圧潰荷重が上昇するため、エネルギー吸収量を増加させることができる。このため、請求項2の発明は、前記請求項1と同様な作用効果を得ることができる。
According to such a configuration, the impact absorbing member includes a straight tubular portion of the inner diameter D 10, one end inner diameter D 10 is smaller than outer diameter D 20, the tapered tube of the other end inner diameter D 10 is greater than the outside diameter D 30 By having the part and the intermediate cylinder part, the taper-shaped cylinder part is deformed so as to be pushed out of the straight cylinder part during crushing deformation. When the tapered tube portion is pushed out to the outer surface of the straight tube portion, the constricted intermediate tube portion is deformed so as to be folded back, and the large diameter side portion of the tapered tube portion is formed on the outer surface of the end portion of the straight tube portion. By crushing and deforming while abutting, the crushing load increases, so that the amount of energy absorption can be increased. For this reason, the invention of
請求項3に記載の衝撃吸収部材の発明は、請求項1または請求項2の衝撃吸収部材であって、前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の少なくとも一方は、板厚の増加、焼き入れ、あるいは、材質の変更のいずれかによって、前記中間筒部より高強度に形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the impact absorbing member according to
かかる構成によれば、ストレート筒部とテーパ状筒部の少なくとも一方は、中間筒部より高強度に形成されていることによって、衝撃吸収部材に軸方向の衝撃荷重が負荷された際に、中間筒部がより集中して座屈変形するようになる。 According to this configuration, at least one of the straight tube portion and the tapered tube portion is formed to have a higher strength than the intermediate tube portion, so that when an impact load in the axial direction is applied to the shock absorbing member, The tube portion is more concentrated and buckled.
請求項4に記載の衝撃吸収部材の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の衝撃吸収部材は、前記ストレート筒部及び前記テーパ状筒部は、断面が略多角形状に形成され、前記テーパ状筒部は、前記中間筒部側へ向かって近付くのに連れて、その断面形状が徐々に円形になるように形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the shock absorbing member according to any one of the first to third aspects, wherein the straight tube portion and the tapered tube portion are substantially polygonal in cross section. The tapered cylindrical portion is formed such that its cross-sectional shape gradually becomes circular as it approaches the intermediate cylindrical portion side.
かかる構成によれば、ストレート筒部及びテーパ状筒部は、断面が略多角形状に形成され、テーパ状筒部は、中間筒部側へ向かって近付くのに連れてその断面形状が徐々に円形になるように形成されていることによって、テーパ状筒部の連結側端部が座屈変形の際に、ストレート筒部内に入り込み易くすることができる。このため、軸方向の衝撃荷重を受けた際に、中間筒部が局部的に変形し易くなり、集中して座屈変形するようになる。 According to this configuration, the cross section of the straight tube portion and the tapered tube portion is formed in a substantially polygonal shape, and the cross-sectional shape of the taper tube portion gradually becomes circular toward the intermediate tube portion side. In this way, the connecting side end of the tapered cylindrical portion can easily enter the straight cylindrical portion during buckling deformation. For this reason, when receiving an impact load in the axial direction, the intermediate tube portion is likely to be locally deformed and concentratedly buckled and deformed.
本発明に係る衝撃吸収部材によれば、衝突の際のエネルギー吸収量を大きくして、座屈変形する部分のクラッシュストロークをショートストローク化することができると共に、衝突の際に、安定した状態に座屈変形するようにさせることができる。また、衝撃吸収部材は、この材料の持つ延性をより効果的に活用して、エネルギー吸収能を向上させることができる。 According to the impact absorbing member of the present invention, the amount of energy absorption at the time of collision can be increased, and the crash stroke of the buckled deformation portion can be shortened, and at the time of the collision, a stable state can be obtained. It can be made to buckle and deform. Moreover, the impact absorbing member can improve the energy absorbing ability by more effectively utilizing the ductility of the material.
まず、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材を説明する。以下、便宜上、自動車1の進行方向を「前」、後退方向を「後」として説明する。その衝撃吸収部材2を説明する前に、衝撃吸収部材2が搭載される自動車1について説明する。
First, an impact absorbing member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, for convenience, the traveling direction of the
≪自動車の構成≫
図1に示すように、自動車1は、車体の下部に、車体の骨格を形成する車体フレーム10が搭載されている。自動車1は、車体フレーム10を有するものであればよく、その形式及び種類は特に限定されない。以下、FRの乗用車の場合を例に挙げて本発明を説明する。
≪Automobile composition≫
As shown in FIG. 1, a
<車体フレームの構成>
車体フレーム10は、車体前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム11,11と、このサイドフレーム11,11の間に車幅方向に沿って架設される複数のクロスメンバ12,…と、が一体に溶接結合されて構成されている。車体フレーム10は、例えば、板厚が厚く高強度の鋼材あるいはアルミニウム合金からなる。
<Body frame configuration>
The
サイドフレーム11,11は、前側から後方に向かってフロントサイドフレーム13,13、フロアフレーム14,14、リヤサイドフレーム15,15が連設されてなる。左右のサイドフレーム11,11(フロントサイドフレーム13,13)の前端部には、前面衝突の際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材2,2をそれぞれ介在してフロントバンパビーム16が架設されている。左右のサイドフレーム11,11(リヤサイドフレーム15,15)の後端部には、追突の際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材2,2をそれぞれ介在してリヤバンパビーム17が架設されている。
このため、サイドフレーム11は、衝撃吸収部材2,2によって自動車1が重度の正面衝突及び追突をした場合に、押し潰されて変形し衝突エネルギーを吸収するクラッシュストロークを有する構造になっている。
The side frames 11 and 11 are formed by connecting front side frames 13 and 13, floor frames 14 and 14, and rear side frames 15 and 15 from the front side to the rear side. A
For this reason, the
≪衝撃吸収部材の構成≫
図2(a)、(b)に示すように、前記衝撃吸収部材2は、自動車1(図1参照)の衝突時に作用する荷重Wによって圧潰変形することにより衝突エネルギーを吸収する筒状の部材であり、クラッシュボックスの機能を有する。衝撃吸収部材2は、例えば、厚さが均一な八角形の筒体からなり、780T鋼(780MPa級加工誘起変態型複合組織高強度鋼)、590R鋼(590MPa級析出強化型鋼)、TWIP(Twining Induced Plasticity(双晶誘起塑性))鋼等の高強度な高張力鋼によって形成されている。衝撃吸収部材2は、内径D1が略一定に形成されたストレート筒部21と、一端部の外径D2と他端部の外径D3とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部22と、ストレート筒部21とテーパ状筒部22との間に連結された中間筒部23と、を一体形成してなる。
車体の前側に設置される衝撃吸収部材2は、テーパ状筒部22を前側(荷重Wを受ける側)にして配置される。車体の後側に設置される衝撃吸収部材2は、車体の前側用のものと同一形状であり、テーパ状筒部22を後側(荷重Wを受ける側)にして配置される。
≪Configuration of shock absorbing member≫
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
The
衝撃吸収部材2は、ストレート筒部21の内径D1、テーパ状筒部22の開口端22aの外径D2、中間筒部23の外径D3が、
D3<D1<D2
の長さに形成されている。
The
D 3 <D 1 <D 2
It is formed in the length.
<ストレート筒部の構成>
ストレート筒部21は、開口端21aが、サイドフレーム11の前端部または後端部に軸心を一致させて溶接されている。ストレート筒部21は、開口端21aから中間筒部23側にわたって内径D1が一定に形成されている。
<Configuration of straight tube section>
The
<テーパ状筒部の構成>
テーパ状筒部22は、開口端22aが、フロントバンパビーム16またはリヤバンパビーム17に溶接されている(図1参照)。つまり、車体の前側に設置された衝撃吸収部材2のテーパ状筒部22は、正面衝突の際に、荷重Wが開口端22aにかかるように、開口端22aを前側にして配置される。そして、車体の後側に設置された衝撃吸収部材2のテーパ状筒部22は、追突の際に、荷重Wが開口端22aにかかるように、開口端22aを後側にして配置される。テーパ状筒部22は、開口端21aから中間筒部23側にわたってテーパ状に縮径されて形成されている。テーパ状筒部22は、連結側端部22bの外径D3が開口端21aの外径D2、及び、ストレート筒部21の内径D1より小径に形成されている。
<Configuration of tapered cylindrical portion>
The
<中間筒部の構成>
中間筒部23は、ストレート筒部21とテーパ状筒部22とを連結していることにより、ストレート筒部21側が内径D1に形成され、テーパ状筒部22側が外径D3に形成されている。このため、中間筒部23は、テーパ状筒部22側からストレート筒部21側に拡径した状態に形成されている。
<Configuration of intermediate cylinder>
Intermediate
≪衝撃吸収部材の作用≫
次に、図1〜図9を参照しながら本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材2の作用を、自動車1が他車と重度の正面衝突(前面衝突)した場合を例に挙げて説明する。
なお、車両の前側に配置される衝撃吸収部材2と車両の後側に配置される衝撃吸収部材2は、荷重Wを受けた際に、同じ作用効果がある。以下、車両の前側に配置される衝撃吸収部材2のみ説明して、車両の後側に配置される衝撃吸収部材2の説明は省略する。
≪Operation of shock absorbing member≫
Next, the operation of the
The
<衝撃吸収部材の変形について>
まず、図1及び図3を参照して衝突時の衝撃吸収部材2の変形を時系列的に説明する。
図1に示すように、自動車1が走行中に、例えば、他車と重度の正面衝突をした場合は、自動車1の前部に設置されたフロントバンパ(図示せず)及びフロントバンパビーム16が他車によって後側方向に押圧されて、フロントバンパビーム16を介して衝撃吸収部材2,2のテーパ状筒部22の前端部(開口端22a)が押圧される。
<About deformation of shock absorbing member>
First, the deformation of the
As shown in FIG. 1, when the
図3(a)に示すように、衝撃吸収部材2に加わった荷重(軸圧潰荷重)Wは、テーパ状筒部22の開口端22aを押圧する。すると、テーパ状筒部22は、中間筒部23を押圧して、図3(c)、(e)、(g)、(i)に示すように中間筒部23を集中的に座屈変形させる。
As shown in FIG. 3A, the load (axial crushing load) W applied to the
つまり、テーパ状筒部22の中間筒部23側の連結側端部22bの外径D3は、ストレート筒部21の内径D1よりも小さく形成されている。このため、衝撃吸収部材2は、テーパ状筒部22の連結側端部22bが、ストレート筒部21内に入り込んで侵入するように移動しながら変形するので、中間筒部23が折り返すように安定した状態で座屈変形すると共に、テーパ状筒部22の連結側端部22b寄りの外周面が、ストレート筒部21の荷重負荷側端部21bの内面を中間筒部23を介して押圧しながら変形することにより、圧潰荷重が上昇する。このため、エネルギー吸収量を増加させることができる。
さらに、図3(g)、(h)、(i)、(j)に示すように、衝撃吸収部材2は、テーパ状筒部22の連結側端部22bが、ストレート筒部21の荷重負荷側端部21bをストレート筒部21内に引っ張りながらストレート筒部21内に大きく入り込むと、中間筒部23及びストレート筒部21の荷重負荷側端部21bを、ストレート筒部21内に引き込んで停止する。衝突荷重(軸圧潰荷重)Wは、中間筒部23及びストレート筒部21の荷重負荷側端部21bが座屈変形することによって吸収される。
That is, the outer diameter D 3 of the connection side end 22 b on the
3 (g), (h), (i), and (j), the
これにより、図1に示す左右のサイドフレーム11は、自動車1が正面衝突の際に、衝撃吸収部材2,2の中間筒部23に変形を集中させて、大きな歪みを発生させることによって、エネルギー吸収能を向上させて、衝突の際に座屈変形する部分のクラッシュストロークをショートストローク化することができる。
Accordingly, the left and right side frames 11 shown in FIG. 1 concentrate energy on the
そして、衝撃吸収部材2,2は、衝突の際に押し潰されるクラッシャブルゾーンを、サイドフレーム11,11の前端部に設置することができるので、車体フレーム10の前端部で衝突時の衝突エネルギーを吸収して、その衝撃を局部的に受け止めることができる。このため、衝撃吸収部材2,2は、この衝撃吸収部材2,2より車体後方へ衝撃が伝達されるのを抑制することができる。また、衝撃吸収部材2,2は、中間筒部23より車両後方にある部材にかかる衝撃を緩和させて、衝突時の荷重Wにより衝撃吸収部材2,2の後方にある部材が変形したり、破壊したりするのを抑えることができる。
Since the
なお、図1に示す自動車1に他車が追突した場合にも、車体の後部に配置した衝撃吸収部材2,2が、正面衝突の場合と同様に、追突荷重を吸収する。
Even when another vehicle collides with the
<変形量と荷重との関係について>
次に、図3及び図4を参照しながら衝撃吸収部材2が変形する際の変形量と荷重との関係を説明する。図4は、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材の変形量と荷重との関係を示すグラフである。
<Relationship between deformation and load>
Next, the relationship between the amount of deformation and the load when the
図4に示すように、自動車1が正面衝突して軸方向の荷重Wによって衝撃吸収部材2が変形し始めるときは、a部に示すように、衝撃吸収部材2に大きな荷重Wが負荷される。衝撃吸収部材2が変形し始めると、a部より弱い荷重Wによって、テーパ状筒部22の連結側端部22bが中間筒部23を押圧して座屈させながらストレート筒部21内に入り込む(図3の(c)、(d)の状態)。
As shown in FIG. 4, when the
テーパ状筒部22の連結側端部22bは、さらに、ストレート筒部21内に入り込むと、ストレート筒部21の内壁に当接する。すると、荷重Wがb部から上昇し始める(図3の(e)、(f)の状態)。
When the connection
さらに、ストレート筒部21の荷重負荷側端部21bが座屈変形してストレート筒部21内に引き込まれると、テーパ状筒部22による楔効果により、変形量がc部からd部にかけて上昇すると共に、荷重Wも上昇する(図3の(g)、(h)、(i)、(j)の状態)。つまり、衝撃吸収部材2のエネルギー吸収効率が上昇する。
そして、衝撃吸収部材2は、e部まで変形量が増加したときに、ストレート筒部21の座屈変形が始まり、荷重が大きくなる。
Further, when the load-load
Then, when the amount of deformation of the
<エネルギー吸収量について>
次に、図5及び図6を参照しながら衝撃吸収部材2のエネルギー吸収量について、従来の衝撃吸収部材と比較して説明する。図5は、本発明の衝撃吸収部材のエネルギー吸収量と、八角形断面及び比較例1,2のエネルギー吸収量とをそれぞれ示す棒グラフである。図6は、本発明の衝撃吸収部材、八角形断面及び比較例1,2における荷重Wと変形量との関係を示すグラフである。
<About energy absorption>
Next, the energy absorption amount of the
図5に示すように、本発明の衝撃吸収部材2は、八角形断面のストレートの衝撃吸収部材100、中間部201が段差状の八角筒体200の比較例1、及び、傾斜した中間筒部301を有する八角筒体300の比較例2と比較して、エネルギー吸収量が大きいという実験結果が得られた。本発明の衝撃吸収部材2のエネルギー吸収量は、図5に示すように、同等重量の八角形断面の衝撃吸収部材100と比較して、L(1.6kJ)大きい。
As shown in FIG. 5, the
また、図6に示すように、本発明の衝撃吸収部材2において、前述したテーパ状筒部22の中間筒部23側がストレート筒部21内に入り込んで中間筒部23及びストレート筒部21の荷重負荷側端部21bが座屈変形する際の変形量に対する荷重Wは、八角形断面の衝撃吸収部材100及び比較例1,2と比較して全体的に大きくなっている。
Further, as shown in FIG. 6, in the
<塑性変形した衝撃吸収部材の歪みについて>
次に、図7を参照して塑性変形した衝撃吸収部材2の歪みについて説明する。図7は、塑性変形した衝撃吸収部材2の歪みの分布図である。
図7に示すように、衝撃吸収部材2は、自動車1(図1参照)が正面衝突してテーパ状筒部22の連結側端部22bがストレート筒部21内に食い込むことによって、ストレート筒部21の荷重負荷側端部21bが周方向に引張力を受けて均一な歪みが発生する。そして、断面八角筒状の衝撃吸収部材2の歪みは、括れた形状の中間筒部23の角綾部2aに集中して高くなる。このように、衝撃吸収部材2は、中間筒部23に大きな歪みが集中して座屈変形することにより、ストレート筒部21の大部分に歪みが発生せず、変形量が小さいため、ショートストローク化が可能である。
<Distortion of plastically deformed impact absorbing member>
Next, the distortion of the
As shown in FIG. 7, the
<材料特性による歪みの違い>
次に、図8及び図9を参照して衝撃吸収部材2に使用する材料特性による歪みの違いについて説明する。図8は、各種材料の応力−塑性ひずみ特性を表すグラフある。図9は、各種の材料で形成した本発明の衝撃吸収部材の吸収エネルギー量と、各種の材料で形成した八角形断面の衝撃吸収部材吸収エネルギー量との違いを表した棒グラフである。
<Difference in strain due to material properties>
Next, with reference to FIG.8 and FIG.9, the difference in the distortion by the material characteristic used for the impact-absorbing
本発明の衝撃吸収部材2と八角形断面の衝撃吸収部材100(図5参照)とを、780T鋼(f)、590R鋼(g)及びTWIP鋼(h)でそれぞれ形成した場合の応力に対する塑性歪みは、図8に示すようになる。図8から、それらの材料の中で衝撃吸収部材2をTWIP鋼(h)で形成した場合の応力が一番高く、780T鋼(f)で形成した場合の応力が一番低いという結果になった。
このように、衝撃吸収部材2は、高強度及び高延性を有するTWIP鋼(h)で形成することによって、さらに、大きな荷重Wで圧潰されるようにすることができる。
Plasticity against stress when the
Thus, the
また、図9に示すように、本発明の衝撃吸収部材2と八角形断面の衝撃吸収部材100(図5参照)とを、780T鋼(f)、590R鋼(g)及びTWIP鋼(h)でそれぞれ形成した場合のエネルギー吸収量(kJ)を比較すると、本発明の衝撃吸収部材2のエネルギー吸収量が八角形断面の衝撃吸収部材100(図5参照)より、全ての材料で大きいという実験結果が得られた。
特に、TWIP鋼(h)で衝撃吸収部材2の全体を形成した場合は、エネルギー吸収量が大きく、エネルギー吸収能の向上が顕著に現れた。衝撃吸収部材2は、前述したように括れた形状のテーパ状筒部22で高い歪みが発生するので、TWIP鋼(h)のような高歪み領域での強度が高く、高延性の材料を用いることによって、さらに、エネルギー吸収効果を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 9, the
In particular, when the entire
[変形例]
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea. The present invention extends to these modifications and changes. Of course.
≪第1変形例≫
図10は、本発明に係る衝撃吸収部材の第1変形例を示す断面図である。
前記実施形態では、図2に示すように、衝撃吸収部材2の一例として、テーパ状に拡開して衝撃吸収部材2における外径D2が最大なテーパ状筒部22の開口端22a側を荷重Wが負荷される側にして配置したものを説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図10に示す衝撃吸収部材3のように、ストレート筒部31と、テーパ状筒部32と中間筒部33とを有する筒体であればよい。
≪First modification≫
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a first modification of the shock absorbing member according to the present invention.
In the embodiment, as shown in FIG. 2, as an example of the
衝撃吸収部材3は、外径D10が略一定に形成されたストレート筒部31と、荷重Wが負荷される開口端32a側(一端部)の内径D20と連結側端部32b(他端部)の外径D30とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部32と、前記ストレート筒部31とテーパ状筒部32の連結側端部32b(他端部)との間に介在されて両者が同軸上に連結された中間筒部33と、を有して一体形成されている。
前記外径D10、内径D20、外径D30は、
D20<D10<D30
の長さになるように形成してもよい。
つまり、テーパ状筒部32は、荷重Wがかかる側が縮径されて細く、中間筒部33側の連結側端部32bが最大の外径D30になるように形成されている。
Impact-absorbing member 3 has a straight tubular portion 31 having an outer diameter D 10 of which is formed in a substantially constant, connecting-
The outer diameter D 10 , inner diameter D 20 , and outer diameter D 30 are:
D 20 <D 10 <D 30
You may form so that it may become.
That is, the tapered cylinder portion 32, thin side load W is applied is reduced in diameter, the connecting-
衝撃吸収部材3は、このように形成されたことによって、テーパ状筒部32の開口端32aに過大な荷重Wが負荷されると、連結側端部32bが中間筒部33の外周からストレート筒部31の外周側へ押し出されて、中間筒部33が折り返すように変形すると共に、
テーパ状筒部32の連結側端部32b寄りの内面が、中間筒部33を介してストレート筒部31の荷重負荷側端部31bの外面を押圧しながら座屈変形することにより、圧潰荷重が上昇する。このため、第1変形例の場合も、前記実施形態と同様に、エネルギー吸収量を増加させることができるという効果がある。
By forming the shock absorbing member 3 in this manner, when an excessive load W is applied to the opening
The inner surface of the tapered cylindrical portion 32 near the connection
≪第2変形例≫
図11は、本発明の実施形態に係る衝撃吸収部材のエネルギー吸収量と、第2変形例の十二角筒形の衝撃吸収部材及び円筒形の衝撃吸収部材のエネルギー吸収量とを示す棒グラフである。図12は、本発明の衝撃吸収部材、第2変形例の十二角筒形の衝撃吸収部材及び円筒形の衝撃吸収部材における荷重と変形量との関係を示すグラフである。
≪Second modification≫
FIG. 11 is a bar graph showing the energy absorption amount of the shock absorbing member according to the embodiment of the present invention and the energy absorption amount of the twelve-cylindrical shock absorbing member and the cylindrical shock absorbing member of the second modified example. is there. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the load and the amount of deformation in the shock absorbing member of the present invention, the twelve-cornered shock absorbing member of the second modified example, and the cylindrical shock absorbing member.
前記実施形態及び第1変形例では、八角筒形状の衝撃吸収部材2,3を説明したが、衝撃吸収部材2,3は、図11に示すように、十二角筒形状の衝撃吸収部材4や、円筒形状の衝撃吸収部材5であっても構わない。つまり、衝撃吸収部材4,5は、軸直交方向の断面の形状が筒状であればよく、角筒体でも円筒体でもよい。
In the embodiment and the first modified example, the octagonal cylindrical
この場合、図11に示す十二角筒形状の衝撃吸収部材4は、前記実施形態の衝撃吸収部材2よりもエネルギー吸収量が大きいという実験結果が得られた。また、円筒形状の衝撃吸収部材5は、前記実施形態の衝撃吸収部材2と略同等のエネルギー吸収量が得られた。十二角筒形状の衝撃吸収部材4は、括れ形状の中間筒部43に角綾部4aを有することによって、その中間筒部43で歪みが大きく、数多く出て、その歪みの生じる領域も増加するため、エネルギー吸収量が大きくなっていると考えられる。
In this case, an experimental result was obtained that the
また、図12に示すように、十二角筒形状の衝撃吸収部材4及び円筒形状の衝撃吸収部材5は、前述した本発明の衝撃吸収部材2と略同様に、圧潰変形させる荷重Wが大きいという実験結果が得られた。
As shown in FIG. 12, the
≪第3変形例≫
図13は、本発明に係る衝撃吸収部材の第3変形例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のF−F断面図、(c)は(b)のH部拡大図、(d)はテーパ状筒部と中間筒部との連結部の部分拡大図である。
図13(a)〜(d)に示すように、衝撃吸収部材6は、テーパ状筒部62の角綾部6aのアールR2を、ストレート筒部61の角綾部6aのアールR1より大きくして、円弧状に形成してもよい。衝撃吸収部材2は、このように、テーパ状筒部62の角綾部6aのアールR2を大きくすることによって、ストレート筒部61の角綾部6aとテーパ状筒部62の連結側端部62bの角綾部6aとのオフセット量S(内径D1と外径D3との差)が大きくなる。衝撃吸収部材は、このように形成することにより、圧潰変形時に、ストレート筒部61の角綾部6aとテーパ状筒部62の連結側端部62bの角綾部6aとが干渉し難くなる。そのため、テーパ状筒部62は、圧潰変形する際に、ストレート筒部61内に入り込み易くなり、安定して圧潰される。
<< Third Modification >>
13A and 13B are views showing a third modification of the shock absorbing member according to the present invention, in which FIG. 13A is a plan view, FIG. 13B is a sectional view taken along line FF in FIG. 13A, and FIG. (D) is the elements on larger scale of the connection part of a taper-shaped cylinder part and an intermediate | middle cylinder part.
As shown in FIGS. 13A to 13D, the shock absorbing member 6 has a radius R2 of the
≪第4変形例≫
図14は、本発明に係る衝撃吸収部材の第4変形例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のG−G断面図、(c)は(b)のI部拡大図である。
図14(a)〜(c)に示すように、衝撃吸収部材7は、テーパ状筒部72を、中間筒部73側へ向かって近付くのに連れて、その断面形状が略八角形状(略多角形状)から徐々に円形になるように形成してもよい。つまり、テーパ状筒部72の連結側端部72bは、角綾部7aが無くなり、アールR4が円形になるように形成する。このため、そのアールR4は、ストレート筒部71の角綾部7aのアールR3より大きくなる。
このようにしても、前記第3変形例の衝撃吸収部材6と同様な作用効果を得られる。
<< Fourth Modification >>
14A and 14B are views showing a fourth modification of the shock absorbing member according to the present invention, in which FIG. 14A is a plan view, FIG. 14B is a sectional view taken along line GG in FIG. 14A, and FIG. FIG.
As shown in FIGS. 14A to 14C, as the
Even if it does in this way, the effect similar to the impact-absorbing member 6 of the said 3rd modification can be acquired.
≪第5変形例≫
図15は、本発明に係る衝撃吸収部材の第5変形例を示す図であり、(a)は中央断面図、(b)は衝撃吸収部材が圧潰変形した状態を示す中央断面図である。
図15(a)、(b)に示すように、衝撃吸収部材8は、ストレート筒部81とテーパ状筒部82の少なくとも一方の板厚t1,t2を、中間筒部73の板厚t3よりも大きくすることによって、ストレート筒部81またはテーパ状筒部82の強度を中間筒部73より高強度にすることができる。
<< Fifth Modification >>
15A and 15B are views showing a fifth modification of the impact absorbing member according to the present invention, in which FIG. 15A is a central sectional view, and FIG. 15B is a central sectional view showing a state where the impact absorbing member is crushed and deformed.
As shown in FIGS. 15A and 15B, the
このようにすれば、衝撃吸収部材8に圧潰荷重Wが負荷された際に、括れ形状の中間筒部73に歪みが集中するようにさせることができる。つまり、テーパ状筒部82とストレート筒部81とを強化して衝突の際の変形を抑制することによって、図15(b)に示すように、中間筒部83を折り返すように変形させて、テーパ状筒部82に引張荷重が作用して中間筒部83に分散するため、さらに、中間筒部83に集中して歪みが発生する。
その結果、衝撃吸収部材8に圧潰荷重Wが負荷された際に、不容易にテーパ状筒部82及びストレート筒部81が座屈するのを抑制することができる。
In this way, when the crushing load W is applied to the
As a result, when the crushing load W is applied to the
なお、テーパ状筒部82及びストレート筒部81は、前記板厚t1,t2,t3を相違させることに代えて、焼き入れよって強度を変更したり、あるいは、強度の相違する材質に変更したりすることよって、中間筒部83よりも高強度になるように形成してもよい。この場合も、前記第5変形例と同様な効果を得ることができる。
The tapered
1 自動車
2,3,4,5,6,7,8 撃吸収部材
21,31,61,71,81 ストレート筒部
22,32,62,72,82 テーパ状筒部
23,33,43,63,73,83 中間筒部
D1,D20 内径
D2,D3,D10,D30 外径
t1,t2,t3 板厚
W 荷重
1
Claims (4)
内径D1が略一定に形成されたストレート筒部と、
一端部の外径D2と他端部の外径D3とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、
前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部とを同軸上に連結する中間筒部と、を有し、
前記内径D1、前記外径D2、前記外径D3は、
D3<D1<D2
の長さに形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。 A cylindrical shock absorbing member that absorbs collision energy by being crushed and deformed by a load acting during a car collision,
A straight tubular portion inner diameter D 1 is formed in a substantially constant,
A tapered cylindrical portion and the outer diameter D 3 of outer diameter D 2 and the other end portion of the one end portion is formed in a tapered shape which differs,
An intermediate tube portion that is interposed between the straight tube portion and the other end portion of the tapered tube portion and coaxially connects the straight tube portion and the tapered tube portion;
The inner diameter D 1 , the outer diameter D 2 , and the outer diameter D 3 are
D 3 <D 1 <D 2
An impact-absorbing member characterized by being formed to a length of
外径D10が略一定に形成されたストレート筒部と、
一端部の内径D20と他端部の外径D30とが相違するテーパ状に形成されたテーパ状筒部と、
前記ストレート筒部と前記テーパ状筒部の他端部との間に介在されて両者が同軸上に連結された中間筒部と、を有し、
前記外径D10、前記内径D20、前記外径D30は、
D20<D10<D30
の長さに形成されていることを特徴とする衝撃吸収部材。 A cylindrical shock absorbing member that absorbs collision energy by being crushed and deformed by a load acting during a car collision,
A straight tubular portion having an outer diameter D 10 of which is formed in a substantially constant,
A tapered cylindrical portion and the outer diameter D 30 of the inner diameter D 20 and the other end portion of the one end portion is formed in a tapered shape which differs,
An intermediate tube portion interposed between the straight tube portion and the other end portion of the tapered tube portion and connected on the same axis; and
The outer diameter D 10 , the inner diameter D 20 , and the outer diameter D 30 are
D 20 <D 10 <D 30
An impact-absorbing member characterized by being formed to a length of
板厚の増加、焼き入れ、あるいは、材質の変更のいずれかによって、前記中間筒部より高強度に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2の衝撃吸収部材。 At least one of the straight tube portion and the tapered tube portion is
The impact absorbing member according to claim 1 or 2, wherein the impact absorbing member is formed to have a higher strength than the intermediate tube portion by increasing the plate thickness, quenching, or changing the material.
前記テーパ状筒部は、前記中間筒部側へ向かって近付くのに連れて、その断面形状が徐々に円形になるように形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の衝撃吸収部材。
The straight tube portion and the tapered tube portion are formed in a substantially polygonal cross section,
4. The taper-shaped cylindrical portion is formed so that its cross-sectional shape gradually becomes circular as it approaches toward the intermediate cylindrical portion. The impact absorbing member according to claim 1.
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